复合无机金属层状杂化物的溶剂热合成及性质研究

本研究通过溶液热方法合成了ZnFe层状水滑石类材料(Hydrotalcite-like anionic clays,简称ZnFe-Hlac),并将其对水中氟离子(F-)的吸附性能进行了深入研究。单因素实验结果表明,适度的热处理能够显著增强样品的吸附效能,然而,过高的煅烧温度却可能损害水滑石层状结构的完整性。在本项研究中,确定180℃为制备层状双氢氧化物的最佳煅烧温度。吸附实验考察了初始氟离子浓度、吸附剂投加量、溶液pH值、共存干扰离子、吸附温度和时间等多种条件对吸附性能的影响。通过X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对样品进行了详细的表征,并进一步分析了吸附动力学和等温吸附特性。结果表明,在12小时内,水中氟离子的吸附反应达到了平衡状态。吸附等温线数据与Freundlich模型吻合良好,而吸附动力学数据则符合二阶动力学模型,显示出优异的吸附性能和潜在的应用前景。

水性聚氨酯/SiO_2纳米杂化物改性水性聚氨酯涂膜性能研究

采用溶胶-凝胶法制备出水性聚氨酯(WPU)/SiO2纳米杂化物(WPUS),将WPUS和水性聚氨酯乳液复配制得复合涂膜。通过纳米粒度仪测定了WPUS及不同WPUS含量复合乳液的粒径及其分布;通过原子力显微镜(AFM)、紫外-可见光分光光度计、拉伸实验机、视频高速接触角测量仪和吸水率测试等研究了不同WPUS含量复合涂膜的微观形貌和性能。结果表明:随WPUS含量增大,复合乳液的平均粒径和多分散指数(PDI)逐渐增大,但都保持在100 nm以内;随着WPUS含量从2%增大到10%,涂膜的表面粗糙度增大、SiO2分布变得不均匀,拉伸强度、断裂伸长率都表现出先增大后减小的趋势,在WPUS含量为4%～6%时具有最佳的力学性能;加入WPUS后,复合膜的耐水性提高、透光率减小,但透光率都保持在90%以上,其中700 nm处透光率表现出先减小后增大的趋势。

10-羟基喜树碱-癸二酸-LDH杂化物的制备及性能

采用二次插层法成功制备了10-羟基喜树碱(HCPT)-癸二酸(SC)插层的层状双金属氢氧化物(LDH).先采用共沉淀法制备SC柱撑LDH杂化物(SC-LDH),再在乙醇介质中将HCPT插入LDH层间形成HCPT-SC-LDH纳米杂化物.依据SC和HCPT的分子尺寸和纳米杂化物的通道高度,推测SC分子在层间可能为双层排列,SC分子两端的羧基同时键合在同一个LDH层片表面上;HCPT分子插入(或溶入)SC分子碳氢链形成的疏水区中.所制备的纳米杂化物既可稳定HCPT的内酯环,又可明显提高HCPT的溶解度,还具有明显的药物缓释效果,其释放动力学过程符合准二级动力学方程.

(羟基喜树碱@胆酸钠)-层状双金属氢氧化物纳米杂化物的组装及表征

采用'药物修饰-共组装'法制备了(羟基喜树碱@胆酸钠)-层状双金属氢氧化物纳米杂化物.先用胆酸钠(SCL)包裹羟基喜树碱(HCPT)形成胶束,再与微反应器制备的层状双氢氧化物(LDH)纳米片共组装形成纳米杂化物,其载药量可达12.9%,杂化物中HCPT以高生物活性的内酯形式存在.采用聚乙二醇(PEG)和羧甲基纤维素(CMC)分别对所制备的(HCPT@SCL)-LDH纳米杂化物进行了表面修饰,结果表明,纳米杂化物的分散性得到明显改善;PEG的修饰效果优于CMC,所获得的PEG-(HCPT@SCL)-LDH杂化物的平均粒径可小至约70 nm,具有良好的分散性和药物缓释效果.其药物释放过程可用准二级动力学方程描述,颗粒内部扩散是药物释放过程的控制步骤.

环氧树脂/含磷有机硅杂化物固化体系的耐热性与阻燃性研究

利用γ(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷与磷酸反应制备了一种含磷有机硅杂化物,并利用红外光谱对这种含磷有机硅杂化物进行了结构表征。将这种含磷有机硅杂化物加入到双酚A环氧树脂/4,4′-二氨基二苯基甲烷体系制备了环氧树脂/含磷有机硅杂化物固化体系,对这种固化体系进行了热失重分析,并测试了其玻璃化转变温度(Tg)和极限氧指数。结果表明,该固化体系的Tg比纯环氧树脂固化体系有所提高,初始分解温度比纯环氧树脂低,而高温残炭率有大幅提高;当含磷有机硅杂化物含量为30份时,固化体系的Tg提高9℃,极限氧指数达到27.3%,700℃残炭率达到34.1%,比纯环氧树脂分别提高28%和77.8%。

石墨烯-碳纳米管杂化物在超级电容器中的应用

双电层超级电容器作为新型清洁能源储能器件,具有安全、高功率密度和长寿命的优点。目前发展新电极材料与提高工作电压窗口是提高电容器能量密度的重要方向。本工作利用化学气相沉积法制备了石墨烯-碳纳米管杂化物,具有导电性优良、孔径可调、化学稳定性高、比表面积大（1200～1800 m^2/g）的优点,同时避免了单独石墨烯或者碳纳米管电极制备过程中堆叠的缺点。并且系统研究了石墨烯-碳纳米管杂化物在水系、有机电解液和离子液体中的电容性质,考察了以活性炭为主体电极材料,石墨烯-碳纳米管为添加剂的软包电容器的性质,为开发高能量密度和高功率密度的超级电容器提供了基础。

基于石墨烯-氧化镍杂化物与二氧化钛纳米管协效阻燃环氧树脂的制备及研究

通过共沉淀法制备了石墨烯-氧化镍杂化材料,通过水热法制备了二氧化钛纳米管,然后利用溶液共混法制备了石墨烯-氧化镍/二氧化钛纳米管/环氧树脂纳米复合材料。利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪和透射电子显微镜(TEM)对纳米材料的结构和形貌进行表征;热重分析数据表明复合材料的热稳定性有所提高;锥形量热测试结果显示,将石墨烯-氧化镍杂化物与二氧化钛纳米管进行复配,加入环氧树脂中,可以有效降低材料的热释放速率峰值和总热释放。

含三聚氰胺有机硅杂化物的环氧树脂性能研究

利用羟甲基化三聚氰胺和γ-环氧丙氧基三甲氧基硅烷反应制备了三聚氰胺有机硅杂化物,并用FTIR、29S iNMR对其结构进行了表征。然后将其与环氧树脂共混固化,对固化物热性能、阻燃性、力学性能进行了分析。结果表明,该三聚氰胺有机硅杂化环氧树脂固化物不仅保持纯环氧树脂玻璃化转变温度,而且在空气和氮气中的热失重分析显示,高温区域的热稳定性及残碳率比纯环氧树脂高;三聚氰胺有机硅杂化环氧树脂固化物的极限氧指数达到30.2,与纯环氧树脂相比,该固化物的极限氧指数提高了43%左右,抗冲击强度有较大幅度的提高,当三聚氰胺有机硅杂化物的添加量为环氧树脂质量的5%时,环氧树脂固化物的抗冲击强度达到20.3 kJ/mol;扫描电子显微镜照片显示三聚氰胺有机硅杂化环氧树脂的韧性较纯环氧树脂有很大提高。

苯乙双胍/类水滑石纳米杂化物的制备及体外释药行为研究

以苯乙双胍为客体药物分子,层状双金属氢氧化物为载体,采用结构重建法制备出苯乙双胍/层状双金属氢氧化物纳米杂化物,考察了制备条件对杂化物载药量的影响,用X射线衍射、红外光谱等测试手段对所得产物进行了表征,并研究了纳米杂化物中苯乙双胍的释放行为。

一个基于多钒酸盐与柔性吡啶基配体的三维非中心对称杂化物(英文)

基于柔性吡啶基配体和钒酸盐,合成得到了一个非中心对称的杂化化合物[CuⅠ4(bpp)4(VⅤ6O17)](1)(bpp=1,3-二(4-吡啶基)丙烷),并通过元素分析、红外光谱、X-射线单晶衍射、热重分析等测试对其进行了表征。晶体数据表明该化合物属于正交晶系,Pca21空间群。在化合物1中,一维链状的多钒酸根与[CuⅠ(bpp)]单元通过Cu-O键连接形成沿ab平面的层,这些层进一步通过Cu髣…Cu髣弱相互作用(Cu髣…Cu髣距离为0.281nm)连接成一个三维的框架结构。

剥离-共组装法制备葫芦素插层类水滑石纳米杂化物

采用剥离-共组装法制备了电中性疏水药物葫芦素(CA)插层类水滑石(HTlc)纳米杂化物.先用胆酸钠(Ch)包覆修饰葫芦素,再与剥离的HTlc薄片共组装,形成CA-Ch-HTlc纳米杂化物.采用小角X射线散射、傅里叶变换红外吸收光谱、透射和扫描电子显微镜、Zeta电位和元素分析等技术对样品进行了表征.所制备纳米杂化物的载药量达到7.06%,表明该方法可以实现电中性疏水药物在HTlc上的有效负载.依据胆酸离子和葫芦素尺寸及纳米杂化物通道高度推测,胆酸离子在HTlc层间为双层排列,其长轴几乎垂直于HTlc层板;葫芦素分子插入(或'溶入')胆酸离子双层中.CA-Ch-HTlc纳米杂化物具有良好的药物缓释效果,其药物释放过程符合准二级动力学方程.

氟尿苷-层状双金属氢氧化物纳米杂化物制备及表征

采用共沉淀法将抗癌药物氟尿苷插入Mg-Al层状双金属氢氧化物(LDHs)的层间,合成了氟尿苷-LDHs纳米杂化物。依据氟尿苷分子大小和杂化物通道高度推测,氟尿苷分子是以长轴垂直或略倾斜于LDHs层片在LDHs层间呈双层排列。分别在pH=4.8和7.2的介质中研究了药物释放动力学,表明符合准二级动力学方程;释放速率随载药量增大而降低;氟尿苷-LDHs纳米杂化物具有良好的缓释效果。

环氧树脂和聚氨酯杂化物

将2种以上分子结构和性能各异的聚合物合成杂化物或改性物,是近年来聚合物技术的发展方向之一。简述了环氧树脂和聚氨酯杂化物的合成、改性原理及所得杂化物的主要应用领域。

聚氨酯/水滑石杂化物纳米复合材料的结构与性能

将负离子水性聚氨酯与锌铝水滑石通过超声共混的方法,得到改性锌铝水滑石杂化物(OLDH),再将其与聚醚多元醇、多元异氰酸酯共混反应,以二甲硫基甲苯二胺为扩链剂,制备聚氨酯(PU)/OLDH纳米复合材料。结果表明,当OLDH的质量分数小于2%时,OLDH均匀地分散在PU基体中,二者相容性较好。相比于PU,当OLDH的质量分数为1%时,PU/OLDH纳米复合材料的拉伸强度增强了33.4%;当OLDH的质量分数为2%时,撕裂强度和扯断伸长率分别提高了8.3%和35.7%。相比于PU,PU/OLDH纳米复合材料质量损失率为50%时的温度约升高21℃,玻璃化转变温度升高4.4℃。

有机-无机杂化物在铁质文物保护中的应用研究

常用的铁质文物表面保护材料性能尚需完善,其与材料科学发展的关系甚密。有机-无机杂化物是材料学领域的新兴产物,它能将有机物和无机物的性能融为一体或赋予其新的性能。本工作根据溶胶-凝胶法的基本原理制备出一种有机-无机杂化物MT,经过盐雾加速腐蚀测试、电化学测试等大量模拟、对比实验,证明该文物保护剂能够有效减缓铁质文物的腐蚀,并解释了其封护保护原理。

两种固体荧光有机-无机杂化物的合成、结构及强红光发射（英文）

采用(E)-4-(4-(diphenylamino)styryl)-1-methylpyridinium iodide(DPASPI,DPASP=(E)-4-(4-(diphenylamino)styryl)-1-methylpyridinium),设计合成2种新型有机-无机杂化物(DPASP)_2[Zn(NCS)_4]·2CH_3OH(1)和{(DPASP)_2[Cd(SCN)(NCS)_3]·2CH_3OH}n(2)。通过单晶X射线衍射进行了表征,结果表明杂化物1和2是由有机吡啶阳离子和异硫氰酸金属配阴离子组成的,具有不同空间结构。通过1H NMR谱图解释了离子间相互作用。对具有高量子产率的杂化物1和2的红光发光性质进行了研究。

有机-无机杂化物:合成·表征·光致变色特性

用溶液法合成2种新型结晶化的有机-无机杂化物La2K(PMo12O40)(EDTA)4(1)和Ni(PW12O40)(EDTA)2(2).利用红外光谱(IR)、差热-热重分析(TG-DTA)、循环伏安(CV)、固体荧光光谱(FL)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、能谱分析(EDS)、X-射线粉末衍射(XRD)对杂化物的组成、结构特征、光致变色性能进行系统研究.2种杂化物均表现出良好的光致变色性,紫外光照射下杂化物1由黄色变为墨绿色,杂化物2由蓝绿色变为灰黑色.暗处室温下保存,变色后的杂化物1稳定,光致变色不可逆,而杂化物2空气中避光4h能恢复到原来的颜色,温度升高该逆反应速度加快,无氧条件下该逆反应不发生,即杂化物2在有氧条件下,表现出良好的光致变色可逆性.2种混配物都对光响应速度快,是潜在的光学材料.

基于Keggin型杂多酸的无机-有机杂化物的合成和光催化活性

采用水热合成方法制备了2个基于Keggin型杂多酸的无机-有机杂化物,化学式分别为{[Cu2(4,4′-bipy)4(H2O)4](Si Mo12O40)·18H2O}n(1)和{[Cu2(4,4′-bipy)4(H2O)4](PMo6W6O40)·18H2O}n(2)(bipy=bipyridine).结构分析表明2个化合物同构,Cu2+是六配位,分别与4个4,4′-bipy上的N原子和2个水分子上的O原子结合,形成[Cu(4,4′-bipy)2(H2O)2]n2n+二维层状结构.杂多阴离子通过静电与配位阳离子[Cu(4,4′-bipy)2(H2O)2]n2n+作用交叉排列在层间.通过红外光谱、粉末X射线衍射和固体紫外-可见漫反射光谱等对化合物的性质进行了表征.研究了所合成化合物对水溶性染料亚甲基蓝的降解活性,发现2种化合物对于亚甲基蓝均表现出显著的光降解活性,并对它们的催化机理进行了讨论.

类石墨氮化碳及其MCA杂化物的合成与阻燃

采用三聚氰胺作为原料,通过梯度加热制备了类石墨氮化碳(g-C3N4),再以三聚氰胺、氰尿酸和自制g-C3N4合成了三聚氰胺氰尿酸杂化物(CNMCA)。采用FTIR、XRP和TDA对g-C3N4和CNMCA的结构与热性能进行了表征。将CNMCA应用在聚酰胺6中制备了阻燃复合材料,同时,采用垂直燃烧和极限氧指数法分析了阻燃效果。结果表明,g-C3N4具有较高的热稳定性,其热失重5%(T-5%)的温度高达544.9℃。另外,g-C3N4的杂化不同程度地提高了MCA的热稳定性。当杂化比例为30%时,CNMCA的T-5%由345.5℃提升到352.3℃,在600℃下的残余质量由0.43%显著提升到23.45%。CNMCA的阻燃性能比MCA更佳,当添加到10%CNMCA30时,试样燃烧时的熔滴已无法使脱脂棉被引燃,因此,阻燃等级从UL94 V-2提升到UL94 V-0级,极限氧指数也从27.8%提升至31.3%。

二硫化钼基杂化物对聚合物火灾安全性影响

为改善聚合物材料的火灾安全性,利用二硫化钼(MoS_(2))的独特性能,结合纳米复合、催化成炭等设计思路,采用共沉淀法制备CeMnO_(x)-MoS_(2)和CeFeO_(x)-MoS_(2)双金属氧化物-MoS_(2)纳米杂化物,并将其分别应用到2种典型聚合物(聚氨酯和环氧树脂)中。结果表明:2种杂化物均匀分散在聚合物基体中,可有效延缓聚合物材料的热降解速率、提高残炭率,复合材料燃烧时释放的可燃性气体以及CO等毒性气体和烟密度明显降低,火灾安全性能明显提高。